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日本心臓核医学会誌 Vol.16-3
■ 原著
心電図同期心筋血流 SPECT 正常症例における左室位相解析
Left ventricular phase analysis in patients with normal gated myocardial perfusion imaging
松尾信郎 1　中嶋憲一 1　小野口昌久 2　奥田光一 3
若林大志 1　飛坂　実 4　絹谷清剛 1
Shinro Matsuo1　Kenichi Nakajima1　Masahisa Onoguchi2
Koichi Okuda3　Hiroshi Wakabayashi1　Minoru Tobisaka4　Seigo Kinuya1
金沢大学医薬保健研究域医学系　核医学 1　金沢大学医薬保健研究域保健学系　量子医療技術学講座 2
金沢医科大学　物理 3　金沢大学附属病院　放射線部 4
1
Department of Nuclear Medicine, Kanazawa University Department of Quantum Medical Technology, Kanazawa University2
Department of Physics, Kanazawa Medical University3　Radiology Division, Kanazawa University Hospital4
和文抄録
目的：定量的心電図同期心筋 SPECT（QGS）ソフトウェアで求められる位相解析指標には band width や phase SD（標
準偏差）、entropy がある。SPECT 正常例での位相解析指標を決定し、その規定因子の検討を行うことを目的とした。方法：
アデノシン負荷心筋血流検査を一日法で施行し、SPECT 正常であった 64 例（平均年齢 72 ± 11 歳、女性 / 男性 =18/46）
を対象とした。QGS ソフトウェアを用いて位相解析を行った。結果：band width の安静時中央値は 26.3、10％と 90％分位
点はそれぞれ 12°と 42°であった。Phase SD の安静時中央値は 6.6°
、10％と 90％分位点は 2.6°と 13.5°であった。entropy の
安静時中央値は 26.7％、10％、90％分位点は 15.5％と 41％であった。負荷時と安静時の指標との間に有意差を認めなかった。
多変量解析において band width は駆出分画（EF）が有意な負の独立変数であり（p=0.00779）
、phase SD では EF が有意な
負の独立変数であった（p=0.0016）。entropy は EF（p<0.0001）と QRS 幅（p=0.035）が独立変数であった。結論：SPECT
正常例での QGS での左室位相解析指標が決定された。位相解析指標の特性を理解しさまざまな病態における臨床的意義を解
明していく必要がある。
Abstract
Objective: Phase standard deviation（SD）, band width and entropy are the phase analysis indices obtained using the
quantitative gated SPECT (QGS) software. We aimed to investigate the determinants of phase analysis indices using QGS
software in patients with normal myocardial perfusion imaging. Methods: The study include 64 subjects with normal
stress myocardial perfusion imaging (average age was 72 ± 11, female / male = 18/46). The phase analysis indices were
measured using QGS software ver. 2009. Results: Median values (10th and 90th quantiles) of band width, phase SD and
entropy in resting state were 26.3°(12°, 42°), 6.6°(2.6°, 13.5°) and 26.7％ (15.5％ , 41％ ). Multivariate analysis revealed
that ejection fraction (EF) was the independent variable of significant negative predictor of band width (p = 0.0078) and
phase SD (p = 0.0016). EF (p <0.0001) and QRS duration (p = 0.035) were independent predictors for entropy. Conclusion:
Normal values of phase analysis indices were determined. Further study is needed to elucidate clinical significance of this
method in various pathological conditions.
Key words：dyssynchrony, QGS, band width, phase SD, entropy
左室収縮協調不全は心不全や心筋虚血の際に認めら
（R-R8 分割）。QGS ソフトウェアを用いて左室収縮協
れ、その臨床的意義が注目されている。左室収縮協調
調不全を解析する場合には band width や phase SD
不全に関して位相を解析することで評価が可能であ
（標準偏差）、entropy 等の指標が提唱されている［1, 2］。
る。位相とは波動などの周期的な現象における無次元
Band width はヒストグラムで 95％の値が入る位相の
量で通常は角度で表される。心臓核医学検査では左心
幅を示し、phase SD は左室内の位相分布の標準偏差
室の収縮に伴ってカウントが上昇する際の心筋の壁厚
を示す［1, 2］。Entropy は QGS ソフトウェアに特有の
の変化から位相解析を行うが、この方法は再現性が高
指標である［3］。しかしながら QGS ソフトウェアを用
いとされる。QGS をはじめとして複数のソフトウェ
いた正常値は検討されておらず、わが国での正常値の
アを用いて、近年、左室位相解析が始まった。位相
検討はない［4］。そこで負荷心筋血流イメージングを
解析法は 2005 年に Emory Cardiac Toolbox で解析さ
施行したなかで SPECT 所見が正常であった患者に関
れ各指標の欧米人での臨床利用について報告された
して band width や phase SD、entropy といった位相
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日本心臓核医学会誌 Vol.16-3
解析指標を QGS ソフトウェアによって計測し、虚血
や梗塞のない症例における QGS 左室位相解析指標の
正常値を決定し、さらにこれらの指標の規定因子を検
討することを目的とした。
方法と対象
対 象： 金 沢 大 学 附 属 病 院 で 心 電 図 同 期 負 荷 心 筋
血 流 single photon emission computed tomography
（SPECT） を 施 行 さ れ た 正 常 例 64 例（ 平 均 年 齢 72
± 11 歳、女性 / 男性 =18/46）を対象とした。正常
SPECT は過去の大規模研究と同様に定義し、負荷時
欠損スコアの合計（SSS）が 3 以下かつ左室収縮末期
容量（ESV）が正常（男性
67ml、女性
室駆出分画（EF）が正常（男性
Figure1　‌Phase analysis of a 73 years-old normal
subject (A) and a 82 years-old patient with
ischemic heart disease (B). Left ventricular
dyssynchrony was observed in a patient
with ischemic heart disease. Band width
was calculated as 152°, phase SD as 19°
and entropy as 59％. All three dyssynchrony
values were beyond normal range. Delayed
contraction was observed in infero-lateral
region of the left ventricle.
40ml）、左
49％、女性
55％）
［5, 6］
であることとした
。
撮像法：アデノシンを用いた薬剤負荷心筋血流検査
を施行し、
一日法（負荷・安静法）により検査を行った。
アデノシンの 6 分間の持続投与を行い、3 分後に心筋
血流製剤を投与した。99mTc-sestamibi（MIBI）ある
いは 99mTc-tetrofosmin を使用し、負荷時に 370MBq
の一致した収縮であれば 0、無秩序な収縮であれば 1
を投与し負荷 60 分後から撮影を行った。同日の安静
になる（0 〜 100％で表示する）。本研究では phase
時に再度 740MBq を静注し、注射 60 分以上後に撮
SD、band width、entropy に つ い て 解 析 し た。QGS
影した。撮影装置は Symbia T6（シーメンス社）、コ
ソフトウェアで位相解析評価を行った正常例と虚血患
リメータは低エネルギー高分解能（LEHR）を使用
者の例を Figure1 に示す。
統計解析：データは平均 ± 標準偏差で表示した。
し、解析ソフトウェアとしては定量的心電図同期心筋
SPECT（QGS） お よ び QPS（version 2009、Cedars
位相解析指標と臨床指標の関係についての Spearman
Sinai Medical Center、USA）を用いた。収集条件は
の相関係数を計算した。相関係数 R の検定は p ＜ 0.05
心電図 R-R 間隔の 16 分割を使用し、step and shoot
を有意と判定した。位相解析指標の規定因子を解析
法で撮影した。
するために EF、HR、QRS 幅、年齢について比例ハ
ザードモデルに基づく多変量解析を行った。統計解析
デ ー タ 解 析：QGS ソ フ ト ウ ェ ア の 自 動 解 析 か ら
EF、左室拡張末期容量（EDV）、ESV、撮影時の心
は JMP ソフトウェア（version 9.02、SAS institute、
拍数（HR）を求めた。SPECT 画像は 17 セグメント
Cary、NC、USA）を用いて行った。
モデルを用いて視覚的評価を行い、summed stress
結果
score（SSS）、summed rest score（SRS）を算出した。
位相解析の指標は以下のように定義される。Peak
対象となった心筋 SPECT 正常者の臨床的特徴を
phase は 収 縮 時 相 の 頻 度 が 最 も 多 い 位 相 で あ る。
Table1 に示す。データ収集中の心電図所見は全例洞
Phase SD はヒストグラムの標準偏差で、収縮位相の
調律であった。
全体的なばらつきを示す。Band width はヒストグラ
ムの 95％が含まれる位相の幅を示す。Entropy の定
負荷テクネチウム心筋血流検査の位相解析指標
義は、E = −∑ fi log（fi）/ − loge（n）、fi はヒスト
負荷時および安静時の位相解析指標：band width、
phase SD、entropy の 負 荷 時 と 安 静 時 の 中 央 値 と
グラム内のビン i 内の度数、n はビン数、完全に単一
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Table1　Clinical characteristic of the subjects（n=64） Table2　‌M e a n v a l u e a n d 1 0 t h a n d 9 0 t h q u a n t i l e s o f
dyssynchrony indices
Variable
mean ± SD
Mean value
Age（years）
72 ± 11
Sex（F/M）
18/46
QRS width（msec）
76.1 ± 21.0
phase SD
HR（/min.）
66.9 ± 10.3
SSS
0.97 ± 1.1
SRS
0.23 ± 0.56
phase SD
EDV（ml）
64.6 ± 19.5
entropy
ESV（ml）
19.0 ± 8.7
EF（%）
71.3 ± 8.1
Sinus rhythm（%）
64（100%）
Post-stress band width
Rest
（10th and 90th quantiles）
25.7
（12, 42）
6.7
（2.45, 14.1）
entropy
27.2
（15, 41）
band width
26.3
（12, 42）
6.6
（2.6, 13.5）
26.7
（15.5, 41）
HR, heart rate; SSS, summed stress score; SRS, summed rest score; EDV,
end-diastolic volume; ESV, end-systolic volume; EF, ejection fraction.
frequency
frequency
frequency
Figure2　‌Histogram of the distribution of band width,
phase SD and entropy
10％、90％分位点を Table2 に示す。負荷時と安静時
を Table4 に示す。Band width を規定する因子とし
の指標の検査を比較したところ、いずれの指標にも有
ては EF が有意な負の独立変数であった（p=0.0078）。
意差を認めなかった（Figure2）
。
Phase SD を規定する因子としては EF が有意な負の
独立変数であり（p=0.0016）、entropy については EF
位相解析指標と臨床指標の関係
（p<0.0001）と QRS 幅（p=0.035）が有意の変数であっ
位相解析指標と臨床指標の相関関係を示す
た。
（Figure3）
。Table3 に位相解析指標と臨床指標の関
考察
係 に つ い て の Spearman の 相 関 係 数 と p 値 を 示 す。
Band width は EF（p=0.0013）および QRS 幅（p=0.008）
位相とは波動などの周期的な現象の解析に利用さ
と有意な相関を認めた。Phase SD は EF と有意な相
れており通常は角度（phase angle）で表される［4］。
関を認め（p<0.0001）、entropy は EF（p=0.0001）お
収縮に伴いカウントが上昇する心筋の壁厚の変化を
よび QRS 幅（p=0.006）と有意な相関を認めた。
プロットして、ピクセルごとのカウント変化を一次
フーリエ変換によって近似した曲線は三角関数である
多変量解析結果
y=A・cos（t- φ）に表すことができ、φが位相値である。
位相解析指標を規定する因子を多変量解析した結果
QGS を用いた解析の例としては、これまでに心エコー
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日本心臓核医学会誌 Vol.16-3
Table3　Relation between dyssynchrony indices and clinical variables
EF
band width
QRS width
−0.394
p
0.0013
phase SD
p
entropy
p
HR
0.329
Age
−0.0787
−0.231
0.008
0.536
0.008
−0.494
0.242
−0.204
−0.156
<0.0001
0.054
0.11
0.22
−0.460
0.340
−0.1093
−0.127
0.006
0.39
0.32
0.0001
Spearman’s correlation coefficient and p value are shown.
EF, ejection fraction; HR, heart rate.
Table4　Multivariate analysis for dyssynchrony indices
indices
significant variables
band width
EF
phase SD
EF
entropy
QRS width
EF
F
p value
7.57
0.0078
0.53
0.0078
0.0016
−0.27
0.0016
10.9
4.65
0.35
18.1
<0.0001
estimated value
0.10
−0.52
p value
0.036
<0.0001
EF, ejection fraction.
Figure3　Relation between dyssynchrony indices and clinical variables
十分な検討はなされていない［4］。
での組織ドプラー法との比較が行われ心臓再同期療法
（CRT）の効果予測に関する報告がなされている［1］。
本研究では虚血や梗塞がなく、心機能が正常であ
心不全患者の心臓再同期療法の急性効果の評価に心
る患者、すなわち SPECT 正常とされる対象につい
電図同期 SPECT は有効とされ、位相解析評価により
て左室位相解析指標を規定する因子を検討した。こ
CRT の有効性が示されている。しかしながら、QGS
の条件を満たす患者群の冠動脈疾患のイベントリス
を用いた位相解析指標のなかで band width や phase
クは年 1％未満の低リスク群である［5, 6］。左室位相解
SD、entropy といった指標が正常例でどのような分
析指標の分布をみると対象症例のなかでもばらつき
布を示すか、また位相解析に影響する因子についての
があることが示された。Table2 に示す正常値は虚血
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日本心臓核医学会誌 Vol.16-3
性心疾患の疑い患者の検査値を解釈するうえで参考
る。CRT の治療効果を予測し判定する場合や、虚血
となると思われる。多変量解析を行った結果、band
性心疾患の疑い患者において負荷試験で負荷後の左室
width、phase SD は EF に規定されることが判明した。
同期不全を判定する際の基礎的なデータとなるであろ
entropy は EF、QGS 幅に規定される可能性があるこ
う。そして今後は日本人の位相解析指標の標準化が進
とが示された。Entropy は QGS などのソフトウェア
むことを期待する。
で利用できる指標であるが、正常例でも比較的大きな
結論
ばらつきが観察された。この指標の臨床的な意義に関
してはそれぞれの病態ごとの検討は十分に行われてな
SPECT 正常群において左室位相解析指標を検討
いため今後の検討が必要である。今回の検討では左室
し、指標の分布から SPECT 正常と判定される症例の
同期不全の指標は共通して EF に影響を受ける指標で
なかでも左室位相解析指標にばらつきがあることが
あるため、EF が低下すれば同期不全指標が悪化する。
分かった。Band width、phase SD は EF に、entropy
それぞれの指標を測定することで、今後は指標の臨床
は EF、QGS 幅に規定される可能性があり、これらの
的意義を明らかにしていく必要がある。
指標の特性を理解しさまざまな病態における臨床的意
義を解明していく必要がある。
QGS ソフトウェア以外にも左室位相解析ソフト
ウェアには複数のものがあり Emory Cardiac Toolbox
謝辞
Sync Tool（ECTb）（エモリー大学）や cardio GRAF
（ 富 士 フ イ ル ム RI フ ァ ー マ 社 ） や Heart function
金沢大学附属病院核医学診療科のスタッフ、金沢大
view（HFV）
（ 日 本 メ ジ フ ィ ジ ッ ク ス 社 ）、 そ し て
学保健学系の研究生、アイソトープ部の放射線技師、
cardioREPO（EXINI diagnostic, Sweden, 富士フイル
金沢大学循環器内科および心臓血管外科スタッフ、そ
ム RI ファーマ社）などがわが国で使用できる。HFV
して市立金沢病院放射線室の柏屋総一郎の臨床的およ
を使用して同様の対象患者で位相解析指標の検討を
び技術的貢献に感謝する。
行ったが QGS とは有意に異なる結果であった
［7］
。ま
た、ECT で解析された値と QGS のそれとは異なる
利益相反（conflicts of interest）開示：
［2］
。このため、ソフトウェアごとに正常値を決定す
本論文内容に関連して特に申告なし
る必要があると考えられる。pFAST に cardio GRAF
（富士フイルム RI ファーマ）を統合した pFAST plus
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心筋バイアビリティの評価が CRT の効果予測に有用
である［8］。QGS では、dyssynchrony index や最大壁
厚にいたるまでの時間（Time to Max Thickening、
TTMT）を評価して収縮不全を評価する試みも行わ
れている［9, 10］。CRT の際の心臓核医学検査の臨床応
用については 2013 年の ESC ガイドラインのなかに記
載されているが、心臓核医学検査などの新しい技術は
ランダム試験によってさらに検討される必要があると
されており、多くの施設での今後の検討が期待される
［11］
。負荷心筋血流イメージングにみられる心筋虚血
を有する患者に負荷後に左室同期不全が観察され、臨
床応用が期待される［4, 12, 13］。
心電図同期心筋血流シンチグラフィを行う際に、虚
血や梗塞評価に追加して位相解析を行うことができ
32
日本心臓核医学会誌 Vol.16-3
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